科研产出
滚筒筛式膜杂分离装置数值模拟与参数优化
《中国农机化学报 》 2024 北大核心
摘要：滚筒筛式膜杂分离装置存在膜杂混合物经筛分后膜中含杂率高等问题，利用计算流体力学（CFD）与离散元（DEM）耦合方法，对滚筒筛式膜杂分离装置清选室气流场动态分布以及装置内物料运动情况进行数值模拟，确定工作参数范围。选取气流角度、进气口风速和滚筒转速为试验因素，进行气固两相流耦合仿真试验，分析各试验因素对清选室气流场以及对装置内物料运动情况的影响，以产出物含膜率、杂中含膜率及残膜产出量为评价指标，开展三因素三水平正交试验，通过多目标优化的方法得到最佳工作参数组合：进气口风速为8.5 m/s、气流角度为8°、滚筒转速为26 r/min,在此条件下进行验证试验，结果表明：产出物含膜率为89.31%、杂中含膜率为1.99%、残膜产出量为0.032 6 kg/s,试验结果与理论优化值相对误差小于7%,各指标分别优于工作参数优化前0.87个、3.82个、6.57个百分点。该研究验证基于DEM-CFD气固两相流耦合仿真对滚筒筛式膜杂分离装置流场分析的可行性，为滚筒筛式膜杂分离装置作业参数优化提供理论依据。
关键词： DEM-CFD耦合 膜杂分离 数值模拟 正交试验 响应面分析
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立式机械冲击式超微粉碎机分级结构的改进设计
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对当前结构立式机械冲击式超微粉碎机加工的成品物料存在粒度分布较宽且有大颗粒夹带的问题，为了提高其立式分级结构分级性能，对分级室内导流罩轴向位置变化、分级叶轮轴向尺寸变化对分级性能的影响进行研究，该研究在现有分级室结构基础上提出了两种改进结构，改进结构一：导流罩上沿与上端盖贴合，阻断导流罩与上端盖间物料流通路径，分级轮轴向尺寸不变；改进结构二：导流罩位置不变，分级轮叶片高度加高，加高后分级轮叶片上沿距离出料口底端部3 mm。对改进前后结构进行分级性能试验，利用CFD软件，采用气-固两相流的数值模拟方法对分级室内流场进行数值模拟，分析不同结构下流场变化规律来解释试验结果。结果表明：相比改进前，两种改进结构都有效避免了大颗粒进入成品物料，从分级粒径、分级效率及分级精度指数3个指标对比得出改进结构二分级效率及分级精度均优于另外两种结构，改进结构一分级得到的产品更细，但分级效率低。该研究结果可为CWFJ型立式机械超微粉碎机分级室流场研究和结构优化提供方法和理论依据。
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滚筒筛式膜杂风选机筛孔清堵装置设计与试验
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决滚筒筛式膜杂风选机运行过程中易发生筛孔堵塞,导致筛分性能差、膜中含杂率高等问题,设计了一种通过喷头喷射气流扰动筛孔处流场、破坏堵塞物在筛孔处受力平衡的筛孔清堵装置.该装置包含对角安装在滚筒筛式膜杂风选机两侧的离心式鼓风机、稳压管、滚筒外缘的气流管道等.通过理论分析确定了筛孔清堵的临界气流速度为1.151 m/s,采用计算流体力学仿真与曲线拟合的方法探明了风机风速与喷头喷射气流速度呈正相关关系,最终确定风机风速为9.2 m/s.设计并搭建样机进行试验,结果表明:当风机风速为9.2 m/s时,筛孔堵塞率为8.28%,膜中含杂率为7.33%,较安装筛孔清堵装置前筛孔堵塞率、膜中含杂率分别降低16.27、4.64个百分点,其中各喷头喷射气流速度平均值为3.81 m/s,最小值为1.22 m/s,满足清堵要求,清堵装置持续工作过程中,筛孔堵塞率和膜中含杂率基本保持不变.
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基于介质湿度控制的苹果片红外漂烫传热模拟与试验
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了揭示空气介质对苹果片红外漂烫的传热作用机制以及对膨化干制的影响,该研究将介质湿度控制技术用于苹果片红外漂烫预处理中,利用数值模拟方法并结合苹果漂烫干燥试验,解析不同介质湿度下苹果片红外漂烫的传热传质规律,探究基于介质湿度控制的红外漂烫预处理对干燥效率和膨化干燥后产品色泽的影响.研究结果表明,基于红外辐射与对流传热原理的数学模型,并考虑物料水分蒸发与蒸汽冷凝能够较好描述红外漂烫的传热传质过程.物料含水率与温度模拟结果的相对误差为0.54%和0.39%.在恒定120℃红外加热温度下,介质相对湿度对苹果片红外漂烫的热质传递、漂烫后干燥效率与产品色泽均具有明显的影响.在低湿的状态下(1%相对湿度)进行红外漂烫,物料表面水分快速向空气介质中蒸发扩散,伴随的水分蒸发耗热量占物料吸热总量的40%,致使物料升温缓慢.将介质湿度提高至50%相对湿度能够抑制苹果片表面的水分蒸发,同时介质中水蒸气冷凝放热能够大幅提高漂烫初期的物料升温速度,漂烫120 s后物料中心温度迅速提高至86.8℃.因此,提高红外漂烫的介质湿度能显著提高漂烫后苹果片干燥速率与产品色泽.与1%相对湿度相比,在120℃、50%相对湿度下红外漂烫后苹果片的预干燥时间缩短了8.3%,苹果片干燥的色差值与褐变指数分别降低了55.6%和37.4%,护色效果优于热水漂烫.研究结果为苹果片等果蔬高质高效干燥的红外漂烫预处理工艺开发提供了新思路.
关键词： 干燥 数值模拟 相对湿度 红外漂烫 苹果脆片 膨化干燥
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三轮汽车半轴静扭强度有限元分析
《农业装备与车辆工程 》 2012
摘要：利用SolidWorks建立了三轮车半轴的三维模型,在Simulation下对其进行了有限元分析,将分析结果与实际试验数据进行了对比分析,验证了该分析方法的可行性,为半轴优化设计提供了依据。
关键词： 半轴 静强度 Simulation
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齿盘式拔棉秆机的仿真设计与运动分析
《农业装备与车辆工程 》 2011
摘要：以市场上现有的齿盘式拔棉秆机为基础,采用SolidWorks三维设计软件设计了棉花秸秆拔秆机,建立仿真模型,结合COSMOS/Motion、COSMOS/Work和Simulation对所设计的拔棉秆机进行了机构运动分析,模拟了拖拉机前进与拔取部件旋转复合运动的余摆线轨迹,分析了单个点的运动轨迹分量,力图为齿盘式拔棉秆机的发展提供试验参考和理论依据。
关键词： 拔棉秆机 仿真设计 SolidWorks simulation
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